沉降速度和悬浮速度的物理意义

泥沙沉降速度的分析

姓名：李翔

学号：2009301580073

摘要：在总结回顾国内外泥沙沉降速度测量方法的基础上，重

点介绍两种方法，既Dietrich EW(1982)、张瑞谨所研究出来的关于泥沙沉降速度的公式。

关键词：泥沙；沉降速度；计算公式

泥沙在静止的清水中等速下沉时的速度，称为泥沙的沉降速度，简称沉速。由于粒径越粗，沉降速度越大，因此有些文献上又称为水力粗度。它是泥沙的重要的水力特性之一，在研究泥沙运动的问题时，常常要用到。

因为泥沙的重度大于水的重度，在水中的泥沙颗粒将受到重力作用下沉。在开始自然下沉的一瞬间，初始速度为零，抗拒下

为水的运动粘性滞性系数。

沉的阻力也为零，这时只有有效重力起作用，泥沙颗粒的下沉会

具有加速度，随着下沉速度的增大，抗拒下沉的阻力也会增大，终于是下沉速度达到某一极限值。此时，泥沙所受的有效重力和阻力恰恰相等，泥沙将以等速继续下沉。

实践证明，泥沙颗粒在静水中的下沉时的运动状态与沙粒雷

?d诺数Red=有关。式中d、

?w分别为泥沙的粒径及沉速，v

1、 Dietrich EW方法

泥沙颗粒在下沉时受到的阻力为：

泥沙颗粒的重力为：

当泥沙颗粒在水中达到一定沉降速度时，重力与阻力相等，泥沙颗粒做匀速运动

令

泥沙沉降速度的分析

姓名：李翔

学号：2009301580073

摘要：在总结回顾国内外泥沙沉降速度测量方法的基础上，重

点介绍两种方法，既Dietrich EW(1982)、张瑞谨所研究出来的关于泥沙沉降速度的公式。

关键词：泥沙；沉降速度；计算公式

泥沙在静止的清水中等速下沉时的速度，称为泥沙的沉降速度，简称沉速。由于粒径越粗，沉降速度越大，因此有些文献上又称为水力粗度。它是泥沙的重要的水力特性之一，在研究泥沙运动的问题时，常常要用到。

因为泥沙的重度大于水的重度，在水中的泥沙颗粒将受到重力作用下沉。在开始自然下沉的一瞬间，初始速度为零，抗拒下

为水的运动粘性滞性系数。

沉的阻力也为零，这时只有有效重力起作用，泥沙颗粒的下沉会

具有加速度，随着下沉速度的增大，抗拒下沉的阻力也会增大，终于是下沉速度达到某一极限值。此时，泥沙所受的有效重力和阻力恰恰相等，泥沙将以等速继续下沉。

实践证明，泥沙颗粒在静水中的下沉时的运动状态与沙粒雷

?d诺数Red=有关。式中d、

?w分别为泥沙的粒径及沉速，v

1、 Dietrich EW方法

泥沙颗粒在下沉时受到的阻力为：

泥沙颗粒的重力为：

当泥沙颗粒在水中达到一定沉降速度时，重力与阻力相等，泥沙颗粒做匀速运动

令

重力沉降速度的基本方程式 若球形颗粒的直径为d(m)，密度为在密度为

，

的气体中沉降时，其在沉降

（铅直）方向下受到：

重力

Fg??6d3?sg

浮力

Fb??6d3?g 阻力

Fd??A?u22???d2?u28 由于重力沉降速度为颗粒作等速运动时相对应的速度，u?ut因此上述三力在铅直方向上的合力为零，故

Fg?Fb?Fd?0

ut? 代入并化简得：

4gd(?s??)3?? 上式即为重力沉降速度的基本方程式。 说明：

１．式中?称为阻力系数。它可表示为颗粒与流体相对运动时的雷诺数Ret的函数，即??f(Ret)，其中

Ret?

dut?? ２．对于球形颗粒（球形度?s?1.0）， 可由下列公式计算：

1、如图所示为某交通标志牌，（1）请你说出这两个数据的含义，甲“80”的含义： ，

乙“北京市60km”的含义： 。

（2）按这样的速度到北京还需的时间至少需要多少小时？

甲 乙

2、在北京和杭州之间对开着一对特快列车T31和T32，表中所列是这两次列车的时刻表，请回答下列问题：

(1) T31

(2) T32列车从杭州到北京的平均速度是多少km/h？

3、某人乘坐出租车在平直的公路上行驶，如图所示，是他到达目的地时的乘车发票，那么出租车行驶共用的时间是多少？出租车行驶的平均速度是多少？ TAXI 车费发票 车号 E.U—888 日期 06—07—01 上车 10：00 下车 10：10 单价 2.00元 里程 6.0km 金额 15.00元

4、一物体沿直线运动的路程─时间图像如图 所示，根据图像说明在图示的时间内物体 的运动情况，在各阶段物体的运动速度分 别为多大？

2

5、如图4，是甲、乙两物体运动速度随时间变化的图像，

根据图像，可以获取两物体

高一物理《速度加速度》单元练习试题卷

龙文教育 母东军

一.选择题 （每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确）

1. 关于匀速直线运动，下列说法中正确的是 [ ]

A.瞬时速度不变的运动，一定是匀速直线运动

B.速率不变的运动，一定是匀速直线运动

C.相同时间内平均速度相同的运动，一定是匀速直线运动

D.瞬时速度的方向始终不变的运动，一定是匀速直线运动

2. 下列关于速度的说法中正确的是 [ ]

A.变速直线运动的速度是变化的

B.平均速度即为速度的平均值

C.瞬时速度是物体在某一时刻或在某一位置时的速度

D.瞬时速度可看作时间趋于无穷小时的平均速度

3．下列关于加速度的说法正确的是 [ ]

A.加速度表示运动中增加的速度

B.加速度表示速度大小变化的快慢

C.加速度表示速度的变化量

D.加速度在数值上等于单位时间内速度的变化量

4. 关于速度和加速度的关系，下列说法正确的是[ ]

A.加速度很大，说明速度一定很大

B.加速度很大，说明速度的变化一定很大

C.加速度很大，说明速度的变化率一定很大

D.只要有加速度，速度就会不断增加

5. 子弹以900m/s的速度从枪筒射出，汽车在北京长安街上行驶，时快时慢，20min行驶 18km，汽车

相速度与群速度

奥地利物理学家哈斯认为，光速是粒子机械运动速度的极限，但是机械波的传播速度可以超过光速，其描述公式为Vu=c,式中c为光速，V为机械速度，u为与机械速度相伴产生的波动速度.在量子力学中，由于进入原子因的波包前端早已触发了原子的跃迁，群速度超过光速就不足为奇了.1932年,贝尔实验室发现“光子在穿越势垒时不需要任何时间”.1991年，意大利国家电磁波研究院做了一个实验，他们使一束微波通过波导管.随着波导管的加长，他们发现有一部分微波以超光速穿过了波导管..奥地利维也纳技工大学也做了类似实验，他们用高频大功率激光脉冲实现高精度时间解析后发现，不管势垒有多厚，光子穿越其间的时间都是固定的.美国加州大学赵雷蒙等人利用一种新发明的、极其巧妙的干涉仪，准确地测量出光在一种势垒中的速度是真空光速的1.7倍.

因为波粒二重性不仅光子有，而且任何微观粒子都具有波粒二重性，任何一个微观粒子

2

都具有质量m，光子的电磁质量

上式(1.1)中 h 为普朗克常数，f 为光子的频率，c 为光速.实验表明上式(1.1)也适用于任何一个微观粒子，由式(1.1)可推出任何一个微观粒子表现的波特性的频率为

，实验也表明任何一个微观粒子表现的波特性的波

长为

上式(1.

中国石油大学（华东）现代远程教育

实验报告

课程名称：大学物理(一) 实验名称：速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证

提交形式：在线提交实验报告

号：14457104011 年级专业层次： 学习中心：

提交时间： 2015 年 5 月 19 日

一、实验目的

1.了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。 2.了解光电计时系统的基本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。 3.掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。 4.从实验上验证 F=ma 的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。 5.掌握验证物理规律的基本实验方法。

二、实验原理 1.速度的测量 一个作直线运动的物体，如果在 t~t+Δt 时间内通过的位移为 Δx(x~x+Δx) ,则该 物体在 Δt 时间内的平均速度为 ， Δt 越小， 平均速度就越接近于 t 时刻的实际速

度。当 Δt→0 时，平均速度的极限值就是 t 时刻(或 x 位置)的瞬时速度 (1) 实际测量中，计时装置不可能记下 Δt→0 的时间来，因而直接用式(1)测量某点 的速度就难以实现。但在一定误差范

一、平均速度公式的巧用均速度公式v平＝（v0＋v）/2x=v t

1、一辆汽车在4s内做匀加速直线运动，初速为2m/s，末速为10m/s，在这段时间内

（1）汽车的加速度为多少？

（2）汽车的位移为多少？

（3）汽车的平均速度为多少？

2、从车站开出的汽车，做匀加速直线运动，走了12s时，发现还有乘客没上来，于是立即做匀减速运动直至停车，汽车从开出到停止总共历时20s，行进了50m。则汽车的最大速度为多少？

3．一辆车以10m/s的速度匀速行驶，在距车站25m时开始制动，使车匀减速前进，到车站时恰好停下．求：车从制动到停下来经历的时间．

4、汽车从静止起做匀加速运动，速度达到v时立即做匀减速运动，最后停止，全部时间为t，则汽车通过的全部位移为多少？

二、v－t图象的物理意义及应用

1．某质点沿一直线运动，其v－t图象如图所示，则下列说法中正确的是()

A．第1s内和第2s内质点的速度方向相反

B．第1s内和第4s内质点的速度方向相同

C．第1s内质点向前运动，第2s内质点向后运动，2s末质点回到出发点

D．第一个2s内质点向前运动，第二个2s内质点向后运动，4s末质点回到出发点

2、甲、乙两物体同时从同一地点沿同一方向做直线运动的速度?时间图象如图所示，则下列说法中正确

第3节 运动快慢的描述——速度

物体的运动有快慢之分，“神州七号”飞船冲破大气层飞入茫茫宇宙，“和谐号”动车组在铁轨上奔驰，鱼儿在水中游动??，它们的位置都发生了变化．但是，单靠人类通过肉眼来判断物体运动的快慢，往往是不科学的也是不准确的．那么，我们如何准确地描述物体的运动呢？

要点一、速度

1．定义：位移与发生这个位移所用时间的比值叫做速度． Δx2．表达式：v＝. Δt

3．单位：国际单位制中用米每秒(m/s或m·s1)表示．

－

常用单位：千米每小时(km/h或km·h1)、厘米每秒(cm/s或cm·s1)．

－

－

4．物理意义：速度是描述物体运动快慢和运动方向的物理量．

5．矢量性：速度是矢量，既有大小，又有方向，速度的大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小，速度的方向就是物体运动的方向．

6．匀速运动：

若物体在运动过程中速度v保持不变，即物体做匀速直线运动，则物体在Δt时间内的位移Δx＝vΔt.

要点二、平均速度和瞬时速度

1．两种速度的比较

平均速度 区 别 与一段时间(或一段位移)相关 粗略地描述物体运动的快慢 瞬时速度 精确地描述物体运动的快慢 与某一时刻(或某一位置)相关 在匀速直线运动中，瞬时速度保持不变，所

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实验报告

课程名称：大学物理(一) 实验名称：速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证

提交形式：在线提交实验报告

号：14457104011 年级专业层次： 学习中心：

提交时间： 2015 年 5 月 19 日

一、实验目的

1.了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。 2.了解光电计时系统的基本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。 3.掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。 4.从实验上验证 F=ma 的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。 5.掌握验证物理规律的基本实验方法。

二、实验原理 1.速度的测量 一个作直线运动的物体，如果在 t~t+Δt 时间内通过的位移为 Δx(x~x+Δx) ,则该 物体在 Δt 时间内的平均速度为 ， Δt 越小， 平均速度就越接近于 t 时刻的实际速

度。当 Δt→0 时，平均速度的极限值就是 t 时刻(或 x 位置)的瞬时速度 (1) 实际测量中，计时装置不可能记下 Δt→0 的时间来，因而直接用式(1)测量某点 的速度就难以实现。但在一定误差范